一种抗冲磨超高性能混凝土制造技术

本发明专利技术属于建筑材料领域，具体涉及一种抗冲磨超高性能混凝土。本发明专利技术将废弃复合材料破碎颗粒表面改性整形，制备得到混凝土用废弃复合材料颗粒集料，采用该集料制备出抗冲磨超高性能混凝土，原材料包括水泥、粉煤灰微珠、硅灰、复合材料破碎颗粒集料、钢纤维、合成纤维、减水剂、膨胀剂和水，水灰比为0.16

【技术实现步骤摘要】
一种抗冲磨超高性能混凝土


[0001]本专利技术涉及建筑材料领域，具体涉及一种抗冲磨超高性能混凝土。

技术介绍

[0002]水工建筑物由于受高速水流、夹砂水流及泥石流的冲刷冲磨作用，造成严重磨蚀破坏，降低工程的安全性和服役寿命，一直以来是水利水电建设长期面临且亟待解决的技术难题。目前，我国水工结构中抗冲磨部位常采用抗冲磨混凝土或在混凝土表面增设抗冲磨防护涂层。抗冲磨混凝土的主要技术手段是添加抗冲磨材料，如硅粉、HF抗冲磨剂、橡胶颗粒、废弃玻璃集料、聚合物、纤维等。
[0003]聚合物基复合材料行业正面临着废弃物产生量大、回收难、处理成本高、易造成二次污染等难题。复合材料产品的使用寿命约为20～30年，目前我国服役期满的复合材料产品超过200万吨；与此同时，复合材料在制造过程中会产生大约6％的边角废料(含报废品)。可见，废弃复合材料的回收再利用也是当前迫切需要解决的固废资源化问题。将废弃复合材料破碎成可以作为混凝土集料的研究已有大量报道。但由于废弃复合材料破碎颗粒形状多是尖锐棱角，表面有未切断的伸出型纤维，以及裂缝和粉尘，均会对水泥浆体与其之间的界面性能造成不利影响，从而降低混凝土的强度和耐久性。因此，废弃复合材料破碎颗粒尚未用来制备抗冲磨混凝土。实际上，复合材料具有强度高、弹模低、韧性好、耐腐蚀性好等优点，与抗冲磨混凝土常用的橡胶集料相比，能够更好得改善混凝土的抗冲击和抗冲磨性能。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种抗冲磨超高性能混凝土，所得的混凝土具有优异的工作性能、力学性能、抗裂性和抗冲磨性能。
[0005]为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案为：
[0006]一种抗冲磨超高性能混凝土，包括600
‑
900kg/m3的水泥、130
‑
180kg/m3的粉煤灰微珠、130
‑
180kg/m3的硅灰、900
‑
1200kg/m3的复合材料破碎颗粒集料、100
‑
160kg/m3的钢纤维、0.5
‑
10kg/m3的合成纤维、20
‑
30kg/m3的减水剂、膨胀剂5
‑
20kg/m3和160
‑
200kg/m3的水，水灰比为0.16
‑
0.18。
[0007]进一步的，所述复合材料破碎颗粒集料由废弃复合材料制成，其制备过程包括以下步骤：
[0008]步骤1、将回收的废弃复合材料进行机械切割破碎、分选、清洗和烘干，得到粒径为2
‑
10mm的复合材料破碎颗粒；
[0009]步骤2、采用表面改性剂对上述复合材料破碎颗粒进行表面改性；
[0010]步骤3、将步骤2得到的表面改性复合材料破碎颗粒置于聚合物水泥浆中浸渍包裹，经造粒烘干系统干燥，使表面包裹的聚合物水泥浆固化，表面包裹层厚度为0.1
‑
2mm，得到整形的复合材料破碎颗粒集料。
[0011]进一步的，所述的废弃复合材料为热固性树脂纤维复合材料的边角料、报废品或
服役期满产品。
[0012]进一步的，所述的表面改性剂为硅烷偶联剂，所述步骤2的表面改性方法是将复合材料破碎颗粒浸入质量分数为2
‑
4％的硅烷偶联剂溶液，浸渍30min以上，之后滤除液体，经干燥后得到表面改性复合材料破碎颗粒。
[0013]进一步的，所述的聚合物水泥浆包括以下重量份的成分：20
‑
50份的聚合物、1
‑
5份的硅烷偶联剂、20
‑
30份的水、30
‑
50份的水泥和20
‑
50份的矿物掺合料。
[0014]进一步的，所述聚合物为水分散性聚合物乳液或液体聚合物，包括苯丙乳液、丁苯乳液、丙烯酸酯共聚乳液、氯丁乳液、氯偏乳液、醋酸乙烯酯
‑
乙烯共聚乳液、环丙基甲酸乙烯酯乳液和环氧乳液，固含量为45～55％。
[0015]进一步的，矿物掺合料为粉煤灰和硅灰的混合物。
[0016]进一步的，所述的钢纤维为镀铜钢纤维，其公称长度为8
‑
16mm，当量直径为0.18
‑
0.32mm，屈服强度≥2000MPa，断裂强度≥3000MPa，弹性模量为200
‑
220GPa。
[0017]进一步的，所述的合成纤维为PVA纤维、PP纤维或POM纤维中的任意一种，直径为0.05
‑
0.9mm，长度为8
‑
15mm。
[0018]进一步的，所述的膨胀剂为CaO或MgO复合型膨胀剂。
[0019]本专利技术的有益效果为：本专利技术对废弃复合材料破碎颗粒表面进行改性整形，制备得到抗冲磨混凝土用集料，并采用该集料制备出抗冲磨超高性能混凝土。该混凝土具有优异工作性能、力学性能、抗裂性能和抗冲磨性能，可用于水工结构船闸、廊道、大坝、桥墩等易受水流冲刷和泥石流冲磨的部位。同时，本专利技术开辟了废弃复合材料回收利用的新方法，可大量消纳现存的废弃复合材料，对固废资源化和环境保护具有重要意义。
具体实施方式
[0020]以下对本专利技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围。
[0021]一种抗冲磨超高性能混凝土的制备方法如下：
[0022]1)首先制备抗冲磨超高性能混凝土用集料，即复合材料破碎颗粒集料，包括以下步骤：
[0023]步骤1、将回收的废弃复合材料进行机械切割破碎、分选、清洗和烘干，得到粒径为2
‑
10mm的复合材料破碎颗粒；
[0024]步骤2、采用表面改性剂对上述复合材料破碎颗粒进行表面改性；
[0025]步骤3、将步骤2得到的表面改性复合材料破碎颗粒置于聚合物水泥浆中浸渍包裹，经造粒烘干系统干燥，使表面包裹的聚合物水泥浆固化，表面包裹层厚度为0.1
‑
2mm，得到整形的复合材料破碎颗粒集料。
[0026]2)按配比称取各原料，各组分及其含量包括：600
‑
900kg/m3的水泥、130
‑
180kg/m3的粉煤灰微珠、130
‑
180kg/m3的硅灰、900
‑
1200kg/m3的复合材料破碎颗粒集料、100
‑
160kg/m3的钢纤维、0.5
‑
10kg/m3的合成纤维、20
‑
30kg/m3的减水剂、膨胀剂5
‑
20kg/m3和160
‑
200kg/m3的水,水灰比为0.16
‑
0.18。
[0027]改变制备工艺参数，制得不同的废弃复合材料破碎颗粒集料，得到实施例实施例1
‑
6，并对实施例1
‑
6进行性能测试，实施例1
‑
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抗冲磨超高性能混凝土，其特征在于，包括600
‑
900kg/m3的水泥、130
‑
180kg/m3的粉煤灰微珠、130
‑
180kg/m3的硅灰、900
‑
1200kg/m3的复合材料破碎颗粒集料、100
‑
160kg/m3的钢纤维、0.5
‑
10kg/m3的合成纤维、20
‑
30kg/m3的减水剂、膨胀剂5
‑
20kg/m3和160
‑
200kg/m3的水，水灰比为0.16
‑
0.18。2.根据权利要求1的抗冲磨超高性能混凝土,其特征在于，所述复合材料破碎颗粒集料由废弃复合材料制成，其制备过程包括以下步骤：步骤1、将回收的废弃复合材料进行机械切割破碎、分选、清洗和烘干，得到粒径为2
‑
10mm的复合材料破碎颗粒；步骤2、采用表面改性剂对上述复合材料破碎颗粒进行表面改性；步骤3、将步骤2得到的表面改性复合材料破碎颗粒置于聚合物水泥浆中浸渍包裹，经造粒烘干系统干燥，使表面包裹的聚合物水泥浆固化，表面包裹层厚度为0.1
‑
2mm，得到整形的复合材料破碎颗粒集料。3.根据权利要求2的抗冲磨超高性能混凝土,其特征在于，所述的废弃复合材料为热固性树脂纤维复合材料的边角料、报废品或服役期满产品。4.根据权利要求2的抗冲磨超高性能混凝土,其特征在于，所述的表面改性剂为硅烷偶联剂，所述步骤2的表面改性方法是将复合材料破碎颗粒浸入质量分数为2

【专利技术属性】
技术研发人员：吴后选，吴静，丁庆军，王登武，李绍敏，周小敏，徐旋，胡峰，李进辉，
申请(专利权)人：武汉纺织大学武汉理工大学武汉武工科建工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：